Wie Mikroalgen effizient Wasserstoff produzieren könnten

20. August 2014, 19:26
21 Postings

Forschern gelang ein Schritt in Richtung umweltfreundlicher Effizienzsteigerung

Bochum/Mühlheim an der Ruhr - Mikroalgen brauchen für die Produktion von Wasserstoff lediglich Licht und Wasser. Die Effizienz der Mikroalgen für die Wasserstoffproduktion ist allerdings gering und müsste noch gesteigert werden, um als biotechnologisches Verfahren interessant zu werden. Forscher der Ruhr Universität Bochum und der Mülheimer Max-Planck-Institute zeigen jetzt in der aktuellen Ausgabe von "Energy and Environmental Science", wie eine Effizienzsteigerung erreicht werden kann.

Mikroalgen nutzen Lichtenergie, um durch Photosynthese Wasser zu oxidieren. Das kleine eisenhaltige Protein PETF liefert dabei entstandene Elektronen vor allem an das Enzym FNR, was schließlich zur Erzeugung von Kohlenhydraten aus CO2 führt. Zu den vielen weiteren Prozessen, für die PETF die Elektronen liefert, gehört auch die Wasserstoffproduktion durch Hydrogenasen. Diese Proteine sind sehr leistungsfähige Enzyme, die ein einzigartiges aktives Zentrum mit sechs Eisenatomen enthalten, an dem Elektronen auf Protonen übertragen werden und schließlich molekularer Wasserstoff entsteht.

Genetische Modifikationen

Mit Hilfe der kernmagnetischen Resonanzspektroskopie (NMR) untersuchten die Forscher, welche Aminosäuren von PETF mit Hydrogenasen und welche mit FNR interagieren. Dabei zeigte sich, dass nur zwei Aminosäuren von PETF mit negativ geladenen Seitenketten für die Bindung der FNR wichtig sind. Die gezielte genetische Veränderung genau dieser beiden Reste zu Aminosäuren mit ungeladener Seitenkette führte zu einer erhöhten Produktion von Wasserstoff. Zusammen mit FNR mit variierten Aminosäuren stieg die Menge an erzeugtem Wasserstoff um den Faktor fünf.

Die wissensbasierte Veränderung der Elektronentransferwege hat das Potential, weitere Steigerungen der Wasserstoffproduktion zu ermöglichen. Durch verschiedene Modifikationen könnte in Zukunft die notwendige Effizienz für eine wettbewerbsfähige, biologische Wasserstofferzeugung erreicht werden, so die Forscher. Dies wäre ein wichtiger Schritt hin zu einer umweltfreundlichen, regenerativen Energieerzeugung, die keine teuren und seltenen Edelmetalle benötigt. (red, derStandard.at, 20.8.2014)

Share if you care.